韓克峰，王新安，王良周，王宗福，李學付

( 濟南鋼鐵股份有限公司，山東濟南250101)

摘要: 為降低煉鐵生產成本，濟鋼優化煉鐵原料結構，采購具有價格優勢的高鈦精礦粉，利用球團豎爐生產TiO₂含量7%的球團礦。通過強化混料、潤磨，加強造球控制和豎爐操作參數調整，生產的高氧化鈦球團礦抗壓強度達到2 520 N/個、轉鼓指數90%以上，其物化性能完全能夠滿足高爐護爐要求。

關鍵詞: 高鈦精礦粉; 球團生產; 工業試驗; 豎爐球團

1 前言

長期以來，濟鋼球團豎爐使用50% ～ 60%進口精粉( 智利精粉、挪威精粉、巴西精粉) 、40%的國內精粉生產高爐用氧化球團礦。由于原料市場鐵礦石價格不斷上漲，優化原料結構成為降低煉鐵成本的重要措施。

近年來，濟鋼總廠區4 座球團豎爐，除爐役后期停爐1 座外，由于煉鐵原料結構調整，出現并維持了正常開1 座豎爐、間斷開2 座豎爐的局面，煉鐵生產主要采用酸堿性燒結礦、塊礦，球團礦僅占入爐料的10% ～ 15%。豎爐開工不足，而另一方面，采用釩鈦礦護爐使高爐焦比升高。為了充分利用現有球團設備生產低成本煉鐵熟料，2012 年2 月，濟鋼在3#豎爐采用低價高鈦精礦粉進行了高氧化鈦球團生產試驗。試驗成功后，轉入正常、階段性生產，所產高鈦球團礦用于高爐護爐，以替代性價比低的釩鈦礦，有效降低了生產成本。

2 生產原料與設備

2. 1 原料的物化性能

高氧化鈦球團生產采用的原料為智利精粉配加高鈦精礦粉、普通鈣基膨潤土。原料的物化指標列于表1、表2，生產時按球團礦TiO₂含量7%左右配料。由表1 看出，高鈦精礦粉粒度較粗，－ 0. 102mm 粒級占87%。

2. 2 生產工藝及設備

原料烘干、混勻采用2. 8 × 14 m 圓筒烘干機; 潤磨采用3. 2 × 5. 3 m 潤磨機; 2 臺直徑7. 5 m 的造球機; 球團焙燒在3#豎爐( 14 m² ) 上進行。球團生產工藝流程如圖1 所示。

3 原料處理、造球及豎爐操作

濟鋼球團豎爐使用高鈦精礦粉生產高氧化鈦球團礦尚屬首次。以往的研究和經驗表明，球團礦中TiO₂含量超過0. 5% 時，焙燒過程中粉化現象明顯加劇。2003 年，濟鋼曾購買5 萬t新西蘭釩鈦磁鐵精礦，按配加5%的比例進行了豎爐球團試驗，由于球團含粉量增加、強度變差而停用。本次大比例配用粒度較粗的高鈦精礦粉，為防止可能出現的球團礦焙燒強度變差、爐內粉末大幅增加、爐壓升高、爐況惡化等現象，增加了生產控制預案，并從原料混勻、配料造球、豎爐焙燒等環節增加了監控點、調整點及各點信息及時反饋的措施。

3. 1 原料預處理

智利精粉粒度較細，－ 0. 075 mm 達到80%左右。以往濟鋼球團生產中，該礦的配加比例通常為60%左右，為降低生產成本，混合原料未采取潤磨; 考慮到高鈦精礦粒度較粗，本次試驗采取了原料全部潤磨工藝。

試驗過程中，高鈦精礦配比按68% 控制，實測混合原料粒度－ 0. 075 mm 僅占30% 左右。按照原料配比，上料系統先進行一次預配料，然后在配料室配加膨潤土。混合料經圓筒烘干機烘干并混勻，之后采用潤磨機潤磨并再次混勻。由于混合料粒度較粗，為保證造球質量，同時盡可能減少膨潤土用量，根據需要增開磨機，做到原料全部潤磨，磨后實測混合料粒度－ 0. 075mm 達到40%左右，比潤磨前提高約10 個百分點。

3. 2 造球

采用7. 5 m 造球盤造球，按照生球落下強度≥6 次/( 0. 5 m) 、抗壓≥12 N/個控制造球及膨潤土加入量，生球合格粒度為13 ～ 18 mm。由于磨后混合料粒度仍較粗，故將粘結劑初始配比定為4. 5%。為保證生球強度及生球質量穩定，要求每30 min 測一次生球質量，同時加強配水監控，根據造球情況及時反饋信息、調整粘結劑配加量。

3. 3 豎爐焙燒操作

高氧化鈦球團焙燒選擇在3# 豎爐上進行，焙燒使用混合煤氣( 轉爐煤氣∶ 高爐煤氣=1∶ 1) 。考慮到高氧化鈦生球焙燒性能差，操作上強化調度，保證焙燒煤氣熱值及氣量供應，焙燒溫度按1 150 ℃控制，生產時適當壓低產量，降低烘干溫度，避免生球爆裂，確保干球入爐。初始烘干溫度按550 ～ 650 ℃控制，并依此控制冷卻風量和熱負荷。

4 生產情況

試驗期間( 2012 年2 月22 日18∶ 30 ～ 25 日7∶ 00) ，共生產高氧化鈦球團礦6 000 t 左右。試驗成功后，根據高爐護爐需求，采取階段性生產高氧化鈦球團礦，截止2012 年底，累計生產護爐用高氧化鈦球團礦13. 5 萬t。

4. 1 配料及生球情況

高氧化鈦球團生產配料及生球質量情況見表3。從表中看出: 前三階段，高鈦精礦粉實際配比在57. 55% ～ 72% 之間，平均63. 1%; 膨潤土配量在3. 6 ～ 4. 2 kg /t 之間，平均為3. 9 kg /t;烘干脫水在0. 52% ～ 1. 98%之間，平均0. 94%，潤磨過程脫水在0. 2% ～ 1. 72% 之間，平均0. 87%; 生球抗壓強度合格率在76. 66% ～100%，平均為87. 5%; 生球粒度合格率在55%～ 83. 33%，平均67. 08%; 生球水分為6. 99% ～8. 33%，平均7. 33%; 生球落下強度合格率在90% ～ 100%，平均96. 25%。由于控制膨潤土用量，除抗壓強度合格率外，生球粒度和落下強度合格率都有所降低。原料粒度粗，生球水分有所降低符合預期。

4. 2 豎爐操作參數

高氧化鈦球團生產期間，豎爐操作參數見表4。

從表4 看出: 與基準( 使用高鈦精礦粉之前半個月) 相比，燃燒室溫度降低69. 8 ℃，說明高氧化鈦球團的固化溫度降低，焙燒性能好于預期; 高氧化鈦球團礦FeO 含量增至1. 8% ～2. 8%，說明其氧化性能變差，為此，冷風流量增加了20. 92%; 為防止生球脫水爆裂，烘干床溫度降低了21. 3 ℃; 生球入爐量約降低6. 5%，含粉率上升2. 3 個百分點、上升幅度達到44. 7%。實際生產中，第一階段發現球團礦結塊，說明高氧化鈦球團的固結溫度比預期低，因此，焙燒溫度從第一階段1 150 ℃逐步降低到第二階段末1 070 ℃，但含粉率明顯升高。分析認為，這與球團礦SiO₂含量升高、原料粒度偏粗以及高鈦精礦粉特性有關，與膨潤土配比偏低也有關系。

4. 3 球團礦質量

高氧化鈦球團礦的質量指標列于表5。由表可知，與基準期相比，高氧化鈦球團礦平均品位達到54. 0%，TiO₂含量為7. 1%，SiO₂升高3. 0%，FeO 升高1. 9%，轉鼓強度90. 3%，抗壓強度2 528. 5 N/個，其質量完全滿足高爐要求。因此，可根據價格情況繼續采購高鈦精礦粉生產高氧化鈦球團礦用于高爐護爐。

5 結論

利用球團豎爐生產護爐用高氧化鈦球團礦，通過采取原料預處理，強化混料、潤磨，加強造球控制和豎爐操作參數調整，可以避免因高鈦精礦粉粒度粗、氧化鈦含量高導致的球團礦焙燒強度不合格、豎爐內含粉量增多、爐壓升高等現象。濟鋼球團豎爐在相比基準生產降低烘干溫度23 ℃、降低焙燒溫度68 ℃的情況下，生產的高氧化鈦球團礦抗壓強度達到2 520 N/個、轉鼓指數達90% 以上，質量指標完全能夠滿足高爐護爐要求。同時，由于高鈦鐵精粉價格較低，能有效降低球團生產成本，其性價比優于釩鈦礦，用高氧化鈦球團礦替代釩鈦礦護爐有利于降低鐵水生產成本.